JP5949734B2

JP5949734B2 - 異常判定システム、及びその判定方法

Info

Publication number: JP5949734B2
Application number: JP2013247526A
Authority: JP
Inventors: 平　哲也; 哲也平; 豊高岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: US9540014B2; CN104677405B; US20150151765A1; JP2015106253A; CN104677405A

Description

本発明は、自律移動体に設けられた距離計測手段の異常を判定する異常判定システム、及びその判定方法に関するものである。

距離計測手段により計測された路面までの距離が閾値を超えたときに段差などを検出し、停止あるいは回避動作することで、その段差などによる落下や転倒を防止する自律移動体が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１３０７８１号公報

ところで、距離計測手段が、例えば、段差があるにもかかわらず、水平路面の距離値を出力するなどの異常な距離値を出力することがある。したがって、自律移動体が確実に段差などを検出するためには、距離計測手段が正常に動作しているか否かを定期的に確認する必要が生じる。なお、ユーザが距離計測手段の点検を行う場合、その手間が掛かることとなる。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、自律移動体が充電ステーションに戻ったときに距離計測手段の異常を自動的に確認できる異常判定システム、及びその判定方法を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、進行方向の路面に向けられ、該路面までの距離を計測する少なくとも１つの距離計測手段を有する自律移動体と、前記自律移動体のバッテリに充電を行うための接続端子を有する充電手段と、を備える異常判定システムであって、前記自律移動体が前記充電ステーションの接続端子に接続され位置決めされたときに前記距離計測手段により計測される路面に段差部が設けられており、前記位置決め時に前記距離計測手段により計測された前記段差部までの距離が閾値以内であるか否かを判定する判定手段を備える、ことを特徴とする異常判定システムである。
この一態様において、前記段差部は、凹状部、凸状部、又は前記距離計測手段から出力される信号を反射する反射部であってもよい。
この一態様において、前記自律移動体は、複数の前記距離計測手段を備え、前記位置決め時に各距離計測手段により計測される路面に前記段差部が夫々形成されていてもよい。
この一態様において、前記段差部は、凹状部又は前記距離計測手段から出力される信号を反射する反射部であり、前記判定手段は、前記位置決め時に前記距離計測手段により計測された前記段差部までの距離が閾値を超えたときに、該距離計測手段の異常と判定してもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、進行方向の路面に向けられ、該路面までの距離を計測する少なくとも１つの距離計測手段を有する自律移動体と、前記自律移動体のバッテリに充電を行うための接続端子を有する充電手段と、を備える異常判定システムの判定方法であって、前記自律移動体が前記充電ステーションの接続端子に接続され位置決めされたときに前記距離計測手段により計測される路面に段差部が設けられており、前記位置決め時に前記距離計測手段により前記段差部までの距離を計測するステップと、前記計測された距離が閾値以内であるか否かを判定するステップと、を含むことを特徴とする異常判定システムの判定方法であってもよい。

本発明によれば、自律移動体が充電ステーションに戻ったときに距離計測手段の異常を自動的に確認できる異常判定システム、及びその判定方法を提供することを主たる目的とする。

実施の形態１に係る異常判定システムの概略的構成を示す構成図である。実施の形態１に係る異常判定システムのシステム構成を示すブロック図である。自律移動体が充電ステーションに位置決めされたときの距離センサにより計測される路面に凹状の段差を形成した図である。実施の形態１に係る異常判定方法の処理フローを示すフローチャートである。各ミラーを各距離センサにより計測される路面にコ字状に配置した図である。各ミラーを各距離センサにより計測される路面に自律移動体の４方を囲うように配置した図である。充電ステーションの前方で各距離センサにより計測される路面に１つのミラーを配置した図である。２つの距離センサにより検出された距離に基づいて段差や障害物を検出する自律移動体に適用した図である。２つの距離センサにより検出された距離に基づいて段差や障害物を検出する自律移動体に適用した図である。自律移動体が所定位置に位置決めされたときの各距離センサにより計測される路面にミラーが配置された図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る異常判定システムの概略的構成を示す構成図である。図２は、本実施の形態１に係る異常判定システムのシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態１に係る異常判定システム１は、少なくとも１つの距離センサ２６を有する自律移動体２と、自律移動体２のバッテリ２５に充電を行うための接続端子３１を有する充電ステーション３と、を備えている。

自律移動体２は、移動体本体２１と、移動体本体２１に回転可能に設けられた車輪２３と、車輪２３を駆動するモータ２４と、モータ２４に電力を供給するバッテリ２５と、上記距離センサ２６と、距離センサ２６により計測された距離に基づいてモータ２４を制御する制御装置２７と、を備えている。なお、上記自律移動体２の構成は一例であり、これに限らず、任意の自律的に移動する移動体であってもよい。

距離センサ２６は、距離計測手段の一具体例であり、進行方向の路面に向けられ、路面までの距離を計測する。自律移動体２は、例えば、距離センサ２６により計測された路面までの距離が所定値を超えたときに段差を検出する。そして、自律移動体２は、検出した段差に基づいて、停止、あるいは段差を回避する動作を行う。

充電ステーション３は、充電手段の一具体例であり、水平方向に延びる接続端子３１を有している。自律移動体２は、定期的に（バッテリ２５の充電量が所定量以下になったとき、や所定時間毎など）充電ステーション３に戻るように構成されている。自律移動体２には、バッテリ２５に充電を行うための接続部２８が設けられている。自律移動体２はバッテリ２５に充電を行うときに、自律的に移動を行い接続部２８を充電ステーション３の接続端子３１に接続する。この充電ステーション３の接続端子３１により、自律移動体２は充電時に一定位置に位置決めされる。

ところで、距離センサが、例えば、段差があるにもかかわらず、通常の水平路面の距離値を出力するなどの異常な距離値を出力することがある。したがって、自律移動体が確実に段差などを検出するためには、距離センサが正常に動作しているか否かを定期的に確認する必要が生じる。

これに対し、本実施の形態１に係る異常判定システム１においては、自律移動体２が充電ステーション３の接続端子３１に接続され位置決めされたときに距離センサ２６により計測される路面に疑似的な段差部４が設けられている。さらに、自律移動体２の制御装置２７は、その位置決め時に距離センサ２６により計測された段差部４までの距離が閾値以内であるか否かを判定する判定部２７１を有している。

自律移動体２が充電のために充電ステーション３に接続され位置決めされた位置（自律移動体２の充電時）において、距離センサ２６は路面の段差部４までの距離を計測する。判定部２７１は、距離センサ２６により計測されたその距離が閾値以内であるか否かを判定することで、距離センサ２６の異常を確認する。

判定部２７１は、判定手段の一具体例であり、上記自律移動体２の充電時に、距離センサ２６により計測された段差部４の距離が予め設定された閾値を超えているとき、距離センサ２６の異常（一定値に張付く異常など）と判定する。

自律移動体２は充電ステーション３により位置決めされているため、距離センサ２６と段差部４との相対関係位置は一定となる。したがって、距離センサ２６により計測された段差部４までの距離と予め設定された閾値とを比較することで、その距離センサ２６が異常である否かを判定できる。このようにして、自律移動体２のバッテリ充電時に距離センサ２６の異常を自動的に確認できる。さらに、自律移動体２が定期的に行うバッテリ充電工程に、距離センサ２６の異常を確認する工程を含めることで、距離センサ２６の異常をより確実に検出でき、その信頼性を向上させることができる。

自律移動体２が充電ステーション３の接続端子３１に接続され位置決めされたときの距離センサ２６により計測される路面に、上記段差部４としてのミラー４が設けられている。ミラー４は、反射部の一具体例であり、距離センサ２６から出力される光信号を反射する。路面にミラー４を設置することで、距離センサ２６により計測される距離は、ミラーに反射され延びた反射光路分だけ増加させることができる。すなわち、実際の凹状の段差で生じる光路の増加分を、ミラー４の反射光路で疑似的に生じさせることができる。

例えば、図１に示す如く、距離センサ２６により計測される距離Ｌは、ＡＢ＋ＢＣとなり、ミラー４までの通常の距離ＡＢよりも延びた反射光路ＢＣ（＝ＢＣ′）分だけ増加する。この反射光路ＢＣが実際の凹状部の光路に相当する。このように、実際に凹状部を形成することなく、簡易にミラー４を設置するだけ、実際に凹状部を形成したときと同様の距離センサ２６の異常判定が可能となる。

なお、自律移動体２が充電ステーション３の接続端子３１に接続され位置決めされたときの距離センサ２６により計測される路面に、凹状の段差を形成してもよい（図３）。

判定部２７１は、例えば、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによって実行される演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ、メモリ、及びインターフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続されている。

図４は、本実施の形態１に係る異常判定方法の処理フローを示すフローチャートである。自律移動体２は、例えば、移動を開始するトリガーとなる移動開始コマンドを受信すると、充電ステーション３の接続端子３１に接続しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

自律移動体２は、充電ステーション３の接続端子３１に接続していないと判定すると（ステップＳ１０１のＮＯ）、本処理を終了する。自律移動体２は、充電ステーション３の接続端子３１に接続していると判定すると（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、距離センサ２６は、路面の段差部４までの距離を計測する（ステップＳ１０２）。

制御装置２７の判定部２７１は、距離センサ２６により計測された段差部４の距離が閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。判定部２７１は、距離センサ２６により計測された段差部４の距離が閾値を超えていると判定したとき（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、距離センサ２６が異常と判定する（ステップＳ１０４）。この場合、例えば、自律移動体２は、充電ステーション３に接続された状態を維持する（異常停止）（ステップＳ１０５）。なお、判定部２７１は、距離センサ２６の異常を判定したとき、警告装置を用いてユーザに対して警告を行っても良い。警告装置としては、例えば、警告音を出力するスピーカ、警告表示を行う表示装置、警告灯を点灯／点滅させるライト装置、などが含まれる。

一方、判定部２７１は、距離センサ２６により計測された段差部４の距離が閾値以内と判定したとき（ステップＳ１０３のＮＯ）、距離センサ２６が正常と判定する（ステップＳ１０６）。この場合、例えば、自律移動体２は、充電ステーション３から離脱し、移動を開始する（ステップＳ１０７）。

以上、本実施の形態１に係る異常判定システム１において、自律移動体２が充電ステーション３の接続端子３１に接続され位置決めされたときに距離センサ２６により計測される路面に疑似的な段差部４が設けられている。さらに、自律移動体２の制御装置２７は、その位置決め時に距離センサ２６により計測された段差部４までの距離が閾値以内であるか否かを判定する判定部２７１を有している。これにより、自律移動体２のバッテリ充電時に距離センサ２６の異常を自動的に確認できる。

実施の形態２
本発明の実施の形態２において、自律移動体２は、その外周に沿って複数の距離センサ２６を備えていてもよい。この場合、自律移動体２が充電ステーション３に位置決めされたときに各距離センサ２６により計測される路面にミラー４が夫々設置されている。例えば、図５に示す如く、自律移動体２の前方側に等間隔で３つの距離センサ２６が設けられている場合、各ミラー４は各距離センサ２６により計測される路面に略コ字状に夫々配置される。これにより、３つの距離センサ２６の異常を同時に確認できる。

また、図６に示す如く、自律移動体２の外周に等間隔で４つの距離センサ２６が設けられている場合、各ミラー４は、各距離センサ２６により計測される路面に自律移動体２の４方を囲うように夫々配置される。これにより、４つの距離センサ２６の異常を同時に確認できる。上記一例では、自律移動体が３つ及び４つ距離センサを備える場合について説明したが、自律移動体が２つ又は５つ以上備える場合についても上記自律移動体が３つ及び４つ距離センサと同様となる。すなわち、自律移動体２が充電ステーション３に位置決めされたときに各距離センサ２６により計測される路面にミラー４が夫々設置される。そして、判定部２７１は、各距離センサ２６により計測された段差部４の距離が閾値を超えていると判定することで、各距離センサ２６の異常を確認することができる。

さらに、図７に示す如く、充電ステーション３の前方で各距離センサ２６により計測される路面に１つのミラー４を配置するようにしてもよい。この場合、自律移動体２が、充電ステーション３に接続され位置決めされた位置において、距離センサ２６ａは路面のミラー４までの距離を計測し、制御装置２７の判定部２７１は、距離センサ２６ａにより計測されたその距離が閾値以内であるか否かを判定する。次に、自律移動体２は、一旦、充電ステーション３との接続を解除し、その場で９０°旋回する。その状態で、距離センサ２６ｂは路面のミラー４までの距離を計測し、判定部２７１は、距離センサ２６ｂにより計測されたその距離が閾値以内であるか否かを判定する。続いて、自律移動体２は、その場で更に９０°旋回する。その状態で、距離センサ２６ｃは路面のミラー４までの距離を計測し、判定部２７１は、距離センサ２６ｃにより計測されたその距離が閾値以内であるか否かを判定する。自律移動体２は、その場で更に９０°旋回する。その状態で、距離センサ２６ｄは路面のミラー４までの距離を計測し、判定部２７１は、距離センサ２６ｄにより計測された距離が閾値以内であるか否かを判定する。以上のようにして、１つのミラー４を用いて、自律移動体の４つの距離センサ２６の異常を判定することができる。

本実施の形態２において、他の構成は上記実施の形態１と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。以上、本実施の形態２によれば、自律移動体２のバッテリ充電時に複数の距離センサ２６の異常を自動的に確認できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

上記実施の形態において、路面上の移動方向にある距離を夫々検出する２つの距離センサ２６を備え、各距離センサ２６により検出された距離に基づいて、段差や障害物を検出する自律移動体２にも適用可能である。自律移動体２が充電ステーション３の接続端子３１に接続され位置決めされたときの各距離センサ２６により計測される路面に、ミラー４が配置されている（図８）。判定部２７１は、自律移動体２が充電ステーション３の接続端子３１に接続され位置決めされた状態で、各距離センサ２６により計測されたミラー４の距離が閾値を超えているか否かを判定することで、各距離センサ２６の異常を判定できる。

さらに、自律移動体２が充電ステーション３の接続端子３１に接続され位置決めされたときに、ミラー４を充電ステーション３側から自律移動体２側に移動させることで、各距離センサ２６の異常を判定してもよい。

例えば、図９に示す状態では、上方の距離センサ２６により計測された距離はミラー４の反射光路を含むため、上方の距離センサ２６は段差を検出している。一方、下方の距離センサ２６により計測された距離は、ミラー４の反射光路を含まないため、下方の距離センサ２６は水平路面を検出している。次に、ミラー４を自律移動体２側に移動させると（Δｔ秒後）、図８に示す如く、上方及び下方の距離センサ２６により計測された距離はミラー４の反射光路を含むため、上方及び下方の距離センサ２６は段差を検出する。このように、自律移動体２を移動させる代わりに、ミラー４を移動させ、下方の距離センサ２６が正常に段差を検出するか否かを判定する。なお、ミラー４を固定し、実際に自律移動体２を移動させて（例えば、自律移動体２を充電ステーション３から後退させて）、上記距離センサ２６の判定を行っても良い。

上記実施の形態において、制御装置２７の判定部２７１は自律移動体２に設けられているが、充電ステーション３に設けられていてもよい。

上記実施の形態において、段差部４として凸状部を形成してもよい。上記実施の形態１及び２では、段差部４として、ミラー４を配置及び凹状部を形成している。この場合、距離センサ２６が実際の凹状の段差を正常に測定できるか否かを確認できる。一方で、段差部４として凸状の段差を形成することで、距離センサ２６が実際の凸状の段差を正常に測定できるか否かを確認できる。

上記実施の形態において、自律移動体２の接続部２８と充電ステーション３の接続端子３１とが接触し接続されることで、自律移動体２は充電ステーション３に対して位置決めされているがこれに限らない。自律移動体２の接続部２８と充電ステーション３の接続端子３１とが非接触で接続されることで、自律移動体２は充電ステーション３に対して位置決めされてもよい。

上記実施の形態において、自律移動体２は、カメラなどの画像センサ、超音波センサ、赤外線センサ、ミリ波センサなどの上記判定対象外のセンサ２９を用いて、距離センサ２６を確認するためのセンサ確認領域を認識してもよい。例えば、自律移動体２は、カメラにより撮影された撮影画像に基づいて、予め設定されてセンサ確認を行うための目標物を認識し、そのセンサ確認目標物近傍に設定された所定位置に移動する（図１０）。自律移動体２が所定位置に位置決めされたときの距離センサ２６により計測される路面に、ミラー４が配置されている。制御装置２７の判定部２７１は、自律移動体２が所定位置に位置決めされた状態で、距離センサ２６により計測されたミラー４の距離が閾値を超えているか否かを判定することで、距離センサ２６の異常を判定する。これにより、任意に設定した位置で、距離センサ２６の異常を判定することができる。

本発明の一態様は、進行方向の路面に向けられ、該路面までの距離を計測する少なくとも１つの距離計測手段と、予め設定された所定位置を検出する検出手段と、を有する自律移動体を備える異常判定システムであって、前記自律移動体が前記所定位置に位置決めされたときに前記距離計測手段により計測される路面に段差部が設けられており、前記位置決め時に前記距離計測手段により計測された前記段差までの距離が閾値以内であるか否かを判定する判定手段を備える、ことを特徴とする異常判定システムであってもよい。

１異常判定システム、２自律移動体、３充電ステーション、４段差部、２１移動体本体、２３車輪、２４モータ、２５バッテリ、２６距離センサ、２７制御装置、３１接続端子、２７１判定部

Claims

進行方向の路面に向けられ、該路面までの距離を計測する少なくとも１つの距離計測手段を有する自律移動体と、
前記自律移動体のバッテリに充電を行うための接続端子を有する充電手段と、を備える異常判定システムであって、
前記自律移動体が前記充電手段の接続端子に接続され位置決めされたときに前記距離計測手段により計測される路面に段差部が設けられており、
前記位置決め時に前記距離計測手段により計測された前記段差部までの距離が閾値以内であるか否かを判定する判定手段を備え、。
前記段差部は、前記距離計測手段から出力される信号を反射するミラーであり、
前記判定手段は、前記位置決め時に前記距離計測手段により計測された前記ミラーの反射光路を含む距離が閾値を超えたときに、該距離計測手段の異常と判定する、
ことを特徴とする異常判定システム。
請求項１記載の異常判定システムであって、
前記自律移動体は、複数の前記距離計測手段を備え、
前記位置決め時に各距離計測手段により計測される路面に前記段差部が夫々形成されている、ことを特徴とする異常判定システム。
進行方向の路面に向けられ、該路面までの距離を計測する少なくとも１つの距離計測手段を有する自律移動体と、
前記自律移動体のバッテリに充電を行うための接続端子を有する充電手段と、を備える異常判定システムの判定方法であって、
前記自律移動体が前記充電手段の接続端子に接続され位置決めされたときに前記距離計測手段により計測される路面に段差部が設けられており、
前記位置決め時に前記距離計測手段により前記段差部までの距離を計測するステップと、
前記計測された距離が閾値以内であるか否かを判定するステップと、を含み、
前記段差部は、前記距離計測手段から出力される信号を反射するミラーであり、
前記位置決め時に前記距離計測手段により計測された前記ミラーの反射光路を含む距離が閾値を超えたときに、該距離計測手段の異常と判定する、
ことを特徴とする異常判定システムの判定方法。